研究人员澄清有关电池材料的神秘性

电池研究人员一致认为，未来电池技术最有希望的可能性之一是锂空气（或锂氧）电池，它可以提供三倍于给定重量的功率，作为当今领先的技术，锂离子电池。但是，各种制造这种电池的方法的测试产生了相互矛盾和混淆的结果，以及如何解释它们的争论。现在，麻省理工的一个团队进行了详细的测试，似乎解决围绕着这种电池的一个有前途的材料问题：一个叫碘化锂化合物（LII）。这种化合物被认为是解决锂电池的一些问题的一种可能的解决方案，其中包括无法维持许多充放电循环，但相互矛盾的发现引发了关于该材料对这项任务有用性的质疑。这项新的研究解释了这些差异，虽然它认为材料可能不是合适的工作，努力克服LiI的缺点或寻找替代材料提供指导。新的研究结果出现在能源和环境科学学报，在Yang Shao Horn的一篇论文中，麻省理工学院的W.M. Keck Paula Hammond教授的能量；在工程和化学工程系的教授Michal Tulodziecki，头David H. Koch；最近麻省理工大学博士后在电子学的研究laboraotory；Graham Leverick，美国麻省理工学院毕业的学生；Yu Katayama，一个来访的学生；三人。锂空气电池的承诺来自于一个事实，这两个电极通常由金属或金属氧化物制成，用空气流入和流出电池来代替；因此，一种无重量的物质代替了一种重组分。这种电池中的另一个电极是纯金属锂，一种轻量元件。但是，理论上的承诺在实践中是有限的，因为三个问题：需要高电压充电，效率低，在返回的能量投入，低循环寿命，这是由于电池的氧电极不稳定的结果。研究人员建议在电解液中加入碘化锂，以解决这些问题。但公布的结果是有矛盾的，一些研究发现LII确实提高了循环寿命，”则表明，LiI的存在导致不可逆的反应，可怜的电池的循环，”Shao Horn说。以前，大多数的研究主要集中在有机物”使锂空气电池是可行的，Michal Tulodziecki说，该论文的第一作者。但大多数有机化合物并不稳定，他说，“这就是为什么人们对锂离子（无机物质）非常关注，一些论文说，这有助于电池达到数千个周期。”。但也有人说不，这会损害电池。”在这项新的研究中，他说，“我们详细地研究了碘化钾是如何影响水和水的过程的。”。看着队友LiI在锂空气电池放电的作用，通过与其他研究不同的方法。一组研究是在电池外部进行的，这使得研究人员能够对一部分反应进行零化，而另一项研究是在电池中进行的，以帮助解释整个过程。然后他们使用紫外线和可见光光谱学和其他技术来研究发生的反应。这些过程都培养不同锂化合物如氢氧化锂生产（氢氧化锂）在LiI和水的存在，而不是Li2O2（过氧化锂）。&nbsp；LiI可以提高水的活性，使其失去质子更容易，从而促进这些电池LiOH的形成和影响充电过程。这些观察表明，设法抑制这些反应可以使化合物如我更好地工作。Leverick说，这项研究可能指向选择不同的化合物代替LiI执行其预定的功能抑制不必要的化学反应在电极表面的方式，补充说，这项工作表明“看仔细的详细机制。”Shao Horn说，“新发现有助于找到这个存在的争议LiI在放电作用下。我们认为，这澄清并汇集了所有这些不同的观点，“但这项工作只是在努力使锂空气技术实用的一个漫长的过程中的一步，”研究人员说。“有这么多的了解，”Leverick说，“所以这不是一个文件，要解决它。但“我们将取得一致的进展”，“锂氧电池运行在氧和锂离子是非常感兴趣的，因为他们可以使电动汽车的范围更大。然而，其中一个问题是，他们都不是很有效，”Larry Curtiss说，在阿贡国家实验室杰出研究员，谁没有参与这项工作。在这项研究中，他说，“它显示了如何添加一种简单的盐，碘化锂，可能会被用来使这些电池更有效地运行。他们提供了新的洞察碘化锂行为帮助打破固体排放的产品，这将有助于使这些先进的电池系统的发展。”Curtiss说，“还是有明显的障碍有待克服之前，这些电池成为现实，比如生活足够长的时间周期，但这是该领域的一个重要贡献。”团队还包括最近麻省理工毕业生Chibueze Amanchukwu PhD 17和David Kwabi PhD 16，和丰田汽车欧洲é范妮的吟游诗人。这项工作是由丰田汽车欧洲和电化学能量存储skoltech中心的支持，和使用的设施，由美国国家科学基金会。